DE1504292C

DE1504292C - Isoliermaterial

Info

Publication number: DE1504292C
Authority: DE
Inventors: Henry Adolph Schenectady N.Y. Letteron (V.StA.)
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Publication date: 1972-07-20

Description

Die Erfindung betrifft ein mehrschichtiges Isolierblatt oder Isolierband, das aus einer Basisschicht und einer Deckschicht besteht, wobei mindestens eine dieser Schichten mit einem Isolierharz imprägniert bzw. getränkt ist.

Es sind Isolierblätter und -bänder aus verstärktem Asbest mit Glimmerblättchen oder Glasblättchen bekannt. Durch die USA.-Patentschrift 2 549 880 ist ein Herstellungsverfahren solcher Blätter oder Bänder bekanntgeworden, bei denen rekonstituierter Glimmer verwendet wird. Des weiteren ist durch die deutsche Patentschrift 1 026 811 die Verwendung eines Mischgewebes aus Naturfaser und synthetischer Faser als Isolierstoff für elektrotechnische Zwecke in Form von mit Kunstharz imprägnierten Platten, Folien oder Bänder bekanntgeworden. Dabei ist das Mischgewebe zu einem Mehrschichtisolierstoff verarbeitet. Ebenfalls weist dieses Mischgewebe eine Glimmerauflage auf. Des weiteren ist durch die deutsche Patentschrift 1044 913 ein isolierter Leiter bzw. ein isoliertes Leiterbündel bekanntgeworden, insbesondere von Wicklungen elektrischer Maschinen, wobei der Leiter bzw. die isolierten Leiter neben einer unter Verwendung eines Glimmerpapiers aufgebauten Isolationsschicht noch mindestens eine unter Verwendung von Glimmersplittings oder ■ ähnlich flächenförmigem Glimmer hergestellte Isolationsschicht aufweist. Dabei ist das Glimmerpapier oder die Glimmersplittings auf einem Trägerkörper angeordnet bzw. mit diesem verbunden. Als Bindemittel für die Glimmerschichtstoffe wird Kunstharz, insbesondere ein Harz auf Epoxydharzbasis verwendet.

Diese Isolierstoffe haben jedoch den Nachteil, daß das verwendete Kunstharz gleichzeitig zwei Zwecken dienen muß, die aber zum Teil konträr verlaufen: zum ersten muß das Kunstharz imprägnieren, und zum zweiten soll es die verschiedenen Schichten z. B. die Naturfaser und die synthetische Faserschicht oder die verschiedenen Glimmerschichten schlecht miteinander verbinden. Das Bindeerfordernis des Harzes kann also die Auswahl eines Harzes notwendig machen, welches bezüglich anderer Imprägnierqualitäten, wie Hitzebeständigkeit, Brechfestigkeit oder Biegbarkeit, minderwertig ist. Des weiteren besitzt die deutsche Patentschrift 1026 811 den schwerwiegenden Nachteil, daß der Isolierschichtkörper mit hohen Brücken behandelt werden muß; das Harz muß in der Presse aushärten.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein mehrschichtiges Isolierblatt oder Isolierband der eingangs genannten Gattung zu schaffen, wobei das verwendete Bindematerial zur Verbindung der Einzelschichten deutlich getrennt ist von jedem harzigen Material, welches zur Imprägnierung des Mehrschichtkörpers verwendet wird. Des weiteren sollen zur Herstellung des Isolierblattes oder -bandes keine Brücken mehr notwendig sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Basisschicht und die Deckschicht durch eine blattartige Bindeschicht miteinander verbunden sind, die aus einem Thermoplast besteht, das keinen scharfen Schmelzpunkt und keine hohe Fluidität bei erhöhten Temperaturen besitzt.

Dadurch können in vorteilhafter Weise zum Imprägnieren der Basisschicht oder der Deckschicht oder beider Schichten auch solche Harze verwendet werden, die ausgezeichnete Eigenschaften hinsichtlich der Imprägnierung besitzen, jedoch nur eine geringe Bindekraft aufweisen. Das Harz braucht also nur noch nach den Imprägnierqualitäten ausgesucht zu werden. Dadurch entfallen Parameter hinsichtlich der Bindefähigkeit, die zum Teil den Parametern des Imprägnierens entgegenlaufen.

In bevorzugter Ausführung des Isolierblattes oder des Isolierbandes gemäß vorliegender Erfindung besteht das Thermoplast aus Polyäthylen, Polypropylen, Polybutylen, Polystyrol, Polyvinylacetat, PoIyacrylat, Celluloseacetat, Celluloseacetobutyrat oder Polyvinylacetat.

Erfindungsgemäß werden die Schichten des Basismaterials, des blattförmigen Thermoplastes und des Deckmaterials übereinandergelegt und über oder zwischen erhitzten Rollen geführt. Dabei werden eine oder beide der Außenschichten, also die Basisschicht und die Deckschicht, vor oder nach der Hitzebehandlung mit einem Harz imprägniert.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung können die Schichten zuerst zu einer Rolle aufgespult werden, die danach der Hitzebehandlung unterworfen wird.

Die Herstellung des erfindungsgemäßen Isolierblattes oder -bandes besitzt darüber hinaus den Vorteil, daß während des Hitzeprozesses kein Druck angewendet werden muß. Dadurch wird das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung einfacher und wirtschaftlicher als bekannte Verfahren, da keinerlei Pressen mehr verwendet zu werden brauchen.

An Hand von Beispielen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert.

Beispiel 1

Gewobenes Glastuch und Polyäthylenfilm von ³/₄ mm, die beide 33 cm breit sind, wurden um einen Kern, der einen Durchmesser von 10 cm aufweist, gewickelt. Während der Polyäthylenfilm um den Aufwickelkern geführt wurde, wurde eine seiner Oberflächen mit einer Schicht von sich überlappenden Blättchen, die aus Glimmersplitter bestanden, bedeckt. Die auf diese Weise hergestellte zusammengesetzte Rolle wurde in einen Polyäthylenterephthalatfilm eingehüllt, um die Kanten der Rolle zu schützen und 1 Stunde lang in einem Ofen bei 170° C gelassen. Nach dem Abkühlen wurde die Umhüllung entfernt, die Rolle abgewickelt und geprüft. Es wurde festgestellt, daß die Glimmersplitter durch den Polyäthylenfilm an allen Punkten, an denen Kontakt zwischen den drei Schichten bestanden, fest mit dem Glasgewebe verbunden waren.

Beispiel 2

Ein Blatt aus Glastuch, welches 33 cm breit war, wurde mit einer Überlappungsschicht von lose staubartig gepackten Glimmersplittern bedeckt und mit einer 0,013 mm dicken Schicht aus Polyäthylenfilm auf einen Kern aufgewickelt. Nachdem etwa 19 m dieses Materials aufgewunden waren, wurde die Rolle mit einem Polyäthylenterephthalatfilm umhüllt und etwa 75 Minuten bei 160° C »gebacken«. Nachdem die Rolle aus der Umhüllung herausgenommen worden war, wurde wiederum gefunden, daß eine feste Bindung zwischen den drei Schichten überall dort erreicht worden war, wo diese miteinander in Berührung standen.

Beispiel 3

Ein Papier aus Asbestglasfasermatte, welches 5 mm dick ist und von der Raybestos-Manhattan-Company hergestellt wird, wurde mit einem Polypropylenfilm einer Dicke von 1 mm bedeckt, worauf dieser Film seinerseits mit einem Glasfasertuch belegt wurde unter anschließendem gleichzeitigem Führen dieses Gebildes unter ein und über ein anderes Aluminiumrohr, wobei diese Rohre, die hintereinander angeordnet sind, einen äußeren Durchmesser von 10 cm und eine Oberfiächentemperatur von etwa 200⁰C aufweisen. Die Rohre waren so angeordnet, daß das Material mit etwa einem Drittel der Oberfläche des etwa 10 cm betragenden Umfangs jedes Rohrs in Berührung war, wobei das Gewebe mit einer Lineargeschwindigkeit von etwa 100 cm pro Minute aufgewickelt wurde, was eine Berührungszeit von etwa 5 Sekunden an jeder der beiden heißen Oberflächen ergab. Es wurde gefunden, daß der Polypropylenfilm erweichte und eine starke Bindung zwischen dem Glastuch und dem Glasasbestmaterial bildete, ohne in irgendein Material in nennenswertem Ausmaß einzudringen. Der sich ergebende Schichtkörper war biegbar und hatte eine nennenswert höhere Zugfestigkeit und Reißfestigkeit als das ursprüngliche Papier aus Glasasbest.

Beispiel 4

Eine 4 mm dicke blattartige Glimmermatte, die mit einem ³/₄ mm dicken Polyäthylenfilm überdeckt war, der seinerseits mit einer Glastuchschicht belegt war, wurde bezüglich dieser Schichten gleichzeitig durch die Vorrichtung, die im Beispiel 3 beschrieben ist, geführt, wobei die lineare Geschwindigkeit etwa 50 cm pro Minute betrug, so daß die Kontaktzeit bezüglich jeder der beiden heißen Oberflächen etwa 10 Sekunden betrug. Nach dem Durchgang über die Rollen wurde gefunden, daß aus dem Glastuch und der Glimmermatte ein fest zusammenhängender Schichtkörper entstanden war, wobei nur wenig oder gar kein Eindringen des Polyäthylens weder in das Glastuch noch in die Glimmermatte erfolgt war.

Beispiel 5

Die nicht hitzebehandelte Oberfläche des Materials gemäß Beispiel 4 wurde dadurch an Glastuch gebunden, daß es noch einmal durch die Vorrichtung geführt wurde, und zwar mit einem dazwischengeschichteten Polyäthylenfilm einer Dicke von ³/₄ mm, wobei das entstehende Material aus einem Dreischichtkörper bestand und die 4 mm dicke Glimmermatte an beiden Oberflächen mit Glastuch bedeckt war.

Beispiel 6

Glastuch einer Dicke von 1,7 mm und einer Breite von etwa 100 cm, Polyäthylenfilm einer Dicke von etwa 0,013 mm und einer Breite von 98 cm sowie eine Glimmermatte einer Breite von 100 cm und einer Dicke von 2 mm wurden gleichzeitig um einen Kern gewickelt, mit Poryäthylenterephthalatfilm umhüllt und 6 Stunden in einem Ofen bei 175° C gebacken. Das sich ergebende Material bestand aus einem fest verbundenen Schichtkörper, bei dem der Polyäthylenfilm nicht länger sichtbar war. Die Glastuchoberfläche des vorgenannten Materials wurde durch eine Reversierwalze mit einer Harzlösung bedeckt, welche 80% an polymerisiertem Ester enthielt, der im wesentlichen aus Nadicanhydrid und Propylenglycol besteht, sowie 20% eines polymerisierten Esters aus Adipinsäure Maleinsäureanhydrid und Propylenglykol. (Nadicanhydrid ist das Addukt von Cyclopentadien und Maleinsäureanhydrid.) Es wurde gefunden, daß der getrocknete Schichtkörper als Umhüllungsmaterial oder als Band zum Isolieren von Spulen elektrischer Maschinen geeignet ist. Durch Erhitzung auf eine Temperatur von etwa 135° C mit einem Druck von 0,5 at können sodann die aufeinanderliegenden ίο Schichten solcher Verbundschichtkörper ihrerseits wieder verbunden werden, zum Zwecke der Bildung einer dichten Isolierstruktur, welche eine dielektrische

Stärke von 15 000

besitzt.

Beispiel 7

Ein Schichtkörper, der gemäß Beispiel 6 hergestellt wurde und aus 1,7 mm dickem Glastuch und 2 mm dicker Glimmermatte verbunden mit einem ¹I₂ mm

zo dickem Polyäthylenfilm bestand, wurde mit Methylphenylsilikonharz behandelt. Es wurde gefunden, daß dieses Material zur Isolierung von elektrischen Leitern bei Anwendungen bis zu Temperaturen der Höhe von 180⁰C geeignet war.

Beispiel 8

Ein Schichtkörper, wie er im Beispiel 6 beschrieben ist, wurde mit einer Epoxydharzzubereitung behandelt und getrocknet, wobei ein biegbarer und beständiger Schichtkörper erhalten wurde, der zur Isolierung von Spulen elektrischer Maschinen geeignet ist.

Die bandförmigen Produkte vorliegender Erfindung sind überall dort brauchbar, wo Blatt- oder Streifenmaterial der beschriebenen Typen erforderlich ist.

Sie sind natürlich insbesondere brauchbar zu elektrischen Isolierungszwecken und vorzugsweise dann, wenn sie mit einem geeigneten harzigen Material imprägniert sind. Nach ihrer Aufbringung können sie unter Hitze oder unter Hitze und Druck geformt werden, zum Zwecke der Schaffung einer festen einheitlichen Masse. Es soll betont werden, daß das Bandmaterial natürlich sowohl in der imprägnierten als auch in der nichtimprägnierten Form auf eine Struktur aufgegeben werden kann. Im letzteren Fall wird das harzige Imprägniermaterial in situ angewendet. Die harzimprägnierten Bänder bzw. Streifen gemäß vorliegender Erfindung sind insbesondere brauchbar zur Isolierung von elektrischen Spulen wie Ankerspulen, Feldspulen, Impulsspulen, Transformatorspulen und zum Gebrauch bei Induktionserhitzern. Es soll ferner betont werden, daß die vorliegenden Materialien hergestellt werden können unter Verwendung von Metallfolienmaterialien, als Unterlagsmaterial für das Glimmerpapier, die Glimmerblättchen oder für anderes dielektrisches Material, in welchem Fall eine besonders große Brauchbarkeit zur Herstellung von Rollen oder Abschnitten elektrischer Kondensatoren besteht. Natürlich kann der nichtimprägnierte Streifen selbst mit der Unterlage da- zwischengeschichtete Lagen aus Folie bei der Herstellung von Kondensatoren aufweisen.

Claims

Patentansprüche:

1. Mehrschichtiges Isolierblatt oder Isolierband, das aus einer Basisschicht und einer Deckschicht besteht, wobei mindestens eine dieser Schichten

mit einem Isolierharz imprägniert bzw. getränkt ist, dadurch gekennzeichnet, daß Basisschicht und Deckschicht durch eine blattartige Bindeschicht miteinander verbunden sind, die aus einem Thermoplast besteht, das keinen scharfen Schmelzpunkt und keine hohe Fluidität bei erhöhten Temperaturen besitzt.

2. Mehrschichtiges Isolierblatt oder Isolierband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Thermoplast aus Polyäthylen, Polypropylen, Polybutylen, Polystyrol, Polyvinylacetat, PoIyacrylat, Celluloseacetat, Celluloseacetobutyrat oder Polyvinylacetat besteht.

3. Verfahren zur Herstellung eines Isolierblattes oder -bandes nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten des Basismaterials des blattförmigen Thermoplastes und des Deckmaterials übereinandergelegt und über den zwischen erhitzten Rollen geführt werden, wobei eine oder beide Außenschichten vor oder nach der Hitzebehandlung mit einem Harz imprägniert werden. .->■■''

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch »gekennzeichnet, daß die Schichten zuerst zu einer Rolle aufgespult werden, die danach der Hitzebehandlung unterworfen wird.